Chalconas e flavonoides são compostos comumente presentes em plantas, e constituem uma grande família de produtos naturais com um amplo espectro de atividades farmacológicas. Mudanças na estrutura destas moléculas tem se provado úteis no desenvolvimento de novos agentes terapêuticos, sendo assim, esses compostos tem sido intensamente estudados. Métodos computacionais como a dinâmica molecular (DM) são ferramentas poderosas para o acesso a informações de difícil obtenção por outros meios experimentais. Campos de força acurados são essenciais para a descrição de sistemas biológicos em simulações de DM, assim, um conjunto de parâmetros associado a um composto necessita ser cuidadosamente calibrado para garantir a obtenção de resultados confiáveis. Considerando a relevância dessa família de moléculas e a falta de parâmetros validados para a estrutura básica de chalconas e flavonoides no campo de força GROMOS, o presente trabalho tem como objetivo prover um novo conjunto de parâmetros para a simulação destes compostos. Um protocolo que combina cálculos ab initio e simulações de DM foi aplicado para obter novas cargas atômicas e parâmetros torsionais Propriedades experimentais como densidade e entalpia de vaporização foram usadas como comparação aos valores obtidos em simulações, como forma de validação dos parâmetros. A comparação dos perfis torsionais obtidos por cálculos quânticos e por mecânica molecular auxiliou na geração de novos potenciais que permitem uma descrição conformacional mais acurada dos diedros de interesse. Diversos ajustes em grupos de cargas foram feitos, e os valores para propriedades termodinâmicas obtidos nas simulações estão em concordância com os dados experimentais. Simulações de metadinâmica foram realizadas para avaliar o comportamento conformacional de chalconas e flavonoides completos, e contatos de NOE foram medidos durante simulações de DM, obtendo uma reprodução quase completa das distâncias entre alguns grupos de prótons. O protocolo empregado gerou parâmetros de campo de força que reproduzem bem dados experimentais, e espera-se que estes resultados contribuam para a realização de estudos computacionais acurados envolvendo chalconas e flavonoides. / Chalcones and flavonoids are polyphenolic compounds extensively distributed in plants, constituting a large family of natural products with a broad spectrum of pharmacological activities. Changes in their structure have been proven useful for the development of new therapeutic agents, thus these biomolecules are being intensively studied and modified. Computational methods such as molecular dynamics (MD) simulations are powerful tools to assess information that is difficult to obtain experimentally. Accurate force fields are essential for describing biological systems in a MD simulation, thus a parameter set associated to a certain compound need to be carefully calibrated to ensure reliable results. Considering the relevance of this family of molecules and the lack of validated parameters for the basic structure of chalcones and flavonoids in the GROMOS force field, this work intends to provide a new parameter set for the simulation of these compounds. We employed a protocol combining ab initio calculations and MD simulations for the obtention of new atomic charges and torsional parameters Experimental properties such as density and enthalpy of vaporization were compared to the calculated values in order to validate the parameters. A fitting of molecular-mechanical to quantum-mechanical torsional profiles was performed for each of the dihedrals of interest in the structures, generating new torsional potentials that provide accurate description of conformational behavior. Additionally, adjustments in charge groups were made in topologies used for the MD simulations and the obtained values of the thermodynamic properties are in good agreement with experimental data. Metadynamics simulations were performed to evaluate the conformation of complete chalcones and flavonoids, and NOE contacts during MD simulations were measured, obtaining an almost complete reproduction of inter-proton interactions. The employed protocol generated force field parameters that reproduce well the target data and we expect they will contribute to more accurate computational studies on the biological role of chalcones and flavonoids.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.lume.ufrgs.br:10183/180600 |
| Date | January 2017 |
| Creators | John, Elisa Beatriz de Oliveira |
| Contributors | Verli, Hugo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul, instacron:UFRGS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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